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基于英特尔® 傲腾™ 持久内存100系列的Redis方案实践
英特尔® 傲腾™ 持久内存是Intel在2019年发布的一款革命性的产品，英特尔® 傲腾™ 持久内存是一种全新的内存类型，其架构设计旨在从数据中心中汲取更多价值，重构数据中心内存/存储层次结构。不同于传统的DRAM，英特尔® 傲腾™ 持久内存集大容量、经济性和持久性于一身，能够支持数据中心多个应用场景。浪潮基于英特尔® 傲腾™ 持久内存做了大量的应用场景解决方案，覆盖大数据分析、数据库、云与虚拟化、分布式存储等应用场景。为了帮助用户通过更加灵活的架构来实现创新型的应用，助力企业实现性能突破，浪潮发布了基于英特尔® 傲腾™ 持久内存技术的Redis应用方案。
Redis是一个支持持久化的内存数据库，它不仅性能强劲，而且还具有复制特性以及为解决问题而生的独一无二的数据模型。Redis提供了5种不同类型的数据结构，各式各样的问题都可以很自然地映射到这些数据结构上：Redis的数据结构致力于帮助用户解决问题，而不会像其他数据库那样，要求用户扭曲问题来适应数据库。除此之外，通过复制、持久化（persistence）和客户端分片（client-side sharding）等特性，用户可以很方便地将Redis扩展成一个能够包含数百GB数据、每秒处理上百万次请求的系统。
Redis的强劲性能很大程度上是由于其将所有数据都存储在内存中，Redis的可用内存受限于服务器对于内存容量的支持，这导致Redis出现部分数据不能存储在内存中，溢出到磁盘，Redis性能优势将无法充分发挥的情况。
传统的解决方案是利用Redis的集群功能来解决内存不足的问题，但这样意味着企业要采购大量的内存，而且为了扩展内存，企业将不得不部署更多的服务器，这增加了企业的成本压力。
英特尔® 傲腾™ 持久内存创新性解决方案提供了行业领先的高吞吐率、低延时、高服务质量和超高的耐用性，新增内存扩展专为打破服务器内存容量限制而优化。英特尔® 傲腾™ 持久内存提供接近内存的延迟，扩展系统内存至6T（不包括系统自身内存）。英特尔® 傲腾™ 持久内存可对应用进行加速，支持快速缓存和快速存储，提高每台服务器的可扩展性，并降低敏感性工作负载的交易成本。此外，英特尔® 傲腾™ 持久内存支持数据中心部署更大、更经济的数据集，在大型内存池中获得新的洞察。
本方案使用英特尔® 傲腾™ 持久内存作为持久内存数据存储介质，以解决服务器内存不足的问题。英特尔® 傲腾™ 持久内存有MEMORY Mode（共享系统内存）、APP DIRECT Mode（持久内存）两种模式。本次测试采用APP DIRECT mode ，APP DIRECT具有数据持久化、高容量、高可用性、显著加快存储速度等特点，是目前英特尔® 傲腾™ 持久内存主要使用模式。
图1：英特尔® 傲腾™ 持久内存扩展方案与传统方案对比
方案验证
图2：测试方案集群网络拓扑图
Redis单机测试结果
表1：1a vs 2a单机测试结果对比
表2：1b vs 2b单机测试结果对比
表3：1c vs 2c单机测试结果对比
表4：1d vs 2d单机测试结果对比
Redis单机测试结果说明：Redis不开持久化或持久化开启RDB、AOF为everysec情况下，英特尔® 傲腾™ 持久内存在latency和tps方面性能与DRAM基本相当；在Redis持久化AOF为always情况下，除了get、zadd、zrem操作外，英特尔® 傲腾™ 持久内存在latency和tps方面都表现了较高的性能优势，比DRAM性能提升9~24倍。
Redis集群测试结果
表5：1a vs 2a集群测试结果对比
表6：1b vs 2b集群测试结果对比
表7：1c vs 2c集群测试结果对比
表8：1d vs 2d集群测试结果对比
Redis集群测试结果说明： Redis不开持久化或持久化开启RDB、AOF为everysec情况下，英特尔® 傲腾™ 持久内存在latency和tps方面性能与DRAM基本相当，基本达到80%以上，部分情况下性能优于DRAM；在Redis持久化AOF为always情况下，受网络的限制，英特尔® 傲腾™ 持久内存在latency和tps方面都表现了不错的性能优势，data_size为512情况下性能比 DRAM提升1~2倍。
效果：持久内存大幅改善Redis性能
在性能相当的情况下，英特尔® 傲腾™ 持久内存扩展方案让Redis使用更多的内存，从而发挥Redis内存数据库的性能优势，英特尔® 傲腾™ 持久内存技术减少了Redis持久化时value数据落盘性能限制，大大提高了Redis性能。
基于英特尔® 傲腾™ 持久内存的Redis测试场景说明，英特尔® 傲腾™ 持久内存在单机和集群模式下都表现了良好的稳定性和性能，可作为内存扩展方案使用，为应用提供更大的内存。
